DE3908575A1 - Unterwasserfahrzeug mit einem passiven optischen beobachtungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug mit einem passiven optischen Beobachtungssystem, mit einem Beobachtungs­ fenster, das einen Durchmesser im Bereich von 0,3 bis 3,0 m und eine gekrümmte Oberfläche aufweist.

Unterwasserfahrzeuge der vorstehend genannten Art sind bekannt, z.B. als sogenannte Arbeits-Unterseeboote. Ein derartiges Arbeits-Unterseeboot wird unter der Typenbezeichnung "SEAHORSE" von der Bruker Meerestechnik GmbH hergestellt. Die Erfindung betrifft aber auch andere Unterwasserfahrzeuge, z.B. Taucher­ glocken, geschleppte Fahrzeuge oder auch stationäre Einrich­ tungen.

Es ist bekannt, Unterseeboote verschiedenster Art mit Beobach­ tungsfenstern zu versehen. Wenn der Durchmesser des Beobach­ tungsfensters in Relation zur möglichen Tauchtiefe klein ist, beispielsweise weniger als 20 cm bei einer Tauchtiefe von 300 m beträgt, so verwendet man für die Beobachtungsfenster in der Regel ebene Glasplatten entsprechender Dicke. Derartige kleine Beobachtungsfenster sind jedoch für Beobachtungsaufgaben verschiedenster Art sowie beim Manövrieren von Arbeits-Unter­ seebooten zu klein. Es ist daher ebenfalls bekannt, großflächige Panorama-Beobachtungsfenster aus Acrylglas vorzusehen, die die Gestalt eines Kugelschalen-Abschnittes aufweisen. Bei Arbeits-Unterseebooten mit einer Nenn-Tauchtiefe von ca. 300 m sind derartige Beobachtungsfenster mit einem Durchmesser von 1 bis 2 m bekannt, wobei der durch das Fenster gebildete Kugelschalen-Abschnitt einem Zentrums-Öffnungswinkel von beispielsweise 120° entspricht. Im genannten Tauchtiefenbereich sind auch kleinere Glas-Beobachtungskuppeln bekannt, deren Zentrums-Öffnungswinkel über 300° beträgt und die so groß bemessen sind, daß sie den Kopf eines Beobachters aufnehmen können, der auf diese Weise eine 180°-Rundumsicht mit einem Azimut von mehr als 90° zur Verfügung hat.

Bei den vorstehend genannten Beobachtungsfenstern legt man großen Wert darauf, daß sie mit konstanter Wanddicke ausgeführt sind, um optische Beobachtungsfehler zu vermeiden. Bei den bekannten Beobachtungssystemen werden nämlich passive optische Beobachtungssysteme eingesetzt, im einfachsten Falle das unbewaffnete Auge des Beobachters. Es ist aber auch bekannt, durch die erläuterten Beobachtungsfenster hindurch mit Hilfe technischer optischer Systeme zu beobachten, beispielsweise mittels einer Videokamera.

Bei den bekannten Anordnungen läßt das Beobachtungsvermögen sehr schnell nach, und zwar vor allem dann, wenn Trübungen im umgebenden Wasser vorhanden sind, aber auch bei klarem Wasser und hereinbrechender Dunkelheit oder großer Tauchtiefe.

Bei Unterseebooten mit zivilem oder militärischem Einsatzbereich sind daher auch aktive optische Beobachtungssysteme bekannt, bei denen üblicherweise Scheinwerfer verwendet werden, die an der Außenhülle des Unterseebootes befestigt sind und die den zu beobachtenden Bereich mit sichtbarem Licht ausleuchten.

Bei zivilen Einsätzen ergeben sich daraus mitunter Schwierig­ keiten infolge von Rückstreuungen und damit einer Blendung bei trübem Wasser, es werden jedoch derartige aktive optische Beobachtungssysteme in großen Tauchtiefen, bei trübem Wasser oder bei nachlassendem Tageslicht in großem Umfange eingesetzt, obwohl die Verwendung von Lichtquellen zu der Rückstreuung an Schwebeteilchen im Wasser führt.

Bei militärischen Anwendungen hingegen haben aktive optische Beobachtungssysteme, ebenso wie alle anderen aktiven Beobachtungs- und Ortungssysteme den Nachteil, daß die aussendende Strahlungsquelle (Scheinwerfer) wiederum eine Ortung des beobachtenden Unterseebootes zuläßt. Gerade bei Unterseebooten, deren praktischer Vorteil in ihrer schlechten Ortbarkeit liegt, aber auch bei stationären Einrichtungen, z.B. zur Überwachung von Küstenbereichen, ist man jedoch bestrebt, die Möglichkeiten einer Ortung durch feindliche Fahrzeuge oder stationäre Einrichtungen, beispiels­ weise Fregatten, herabzusetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Unterseeboot der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein passives optisches Beobachtungssystem zur Verfügung gestellt wird, das vor allem bei militärischen Anwendungen ein größeres Detektionsvermögen auch bei ungünstigen Sichtverhältnissen zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Beobachtungsfenster Teil des passiven optischen Beobachtungs­ systems ist, dessen Eintrittspupille einen Durchmesser von mehr als 0,1 m aufweist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anord­ nungen dient nämlich das Beobachtungsfenster, zumindest über einen nennenswerten Teil seiner Oberfläche, nicht nur einer optisch transparenten Trennung zwischen dem umgebenden Wasser und dem Innenraum des Unterseebootes, das Beobachtungsfenster wird vielmehr selbst Teil des optischen Systeme, das folglich eine Eintrittsblende erhalten kann, die im Extremfall der Gesamtöffnung des Beobachtungsfensters entspricht.

Auf diese Weise können extrem lichtstarke passive Beobachtungen, insbesondere im Fernbereich des Unterseebootes, in ausschließ­ lich passiver Beobachtung durchgeführt werden, so daß das Unterseeboot keinerlei Eigenstrahlung aussendet, die von feindlichen Fahrzeugen oder stationären Einrichtungen erkannt und zur Ortung des Unterseebootes verwendet werden könnten.

Bedenkt man, daß bei Fernrohren die sogenannte "Dämmerungs­ zahl" Z gemäß DIN 58 386 T.1 als die Wurzel aus dem Produkt der Fernrohrvergrößerung und des Durchmessers der Eintritts­ pupille definiert ist, so wird deutlich, daß eine Vergrößerung der Eintrittspupille von z.B. 0,05 m bei herkömmlichen Sicht­ geräten auf z.B. 2,0 m, d.h. um den Faktor 40 zu einer Erhöhung der Dämmerungszahl um einen Faktor 6 und mehr führt.

Es wurde bereits erwähnt, daß bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Eintrittspupille den Durchmesser des Beobachtungsfensters aufweist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine extreme Vergrößerung der Dämmerungszahl möglich wird, weil die Eintrittspupille einen Durchmesser von bis zu 3 m annehmen kann.

Andererseits führen technisch herstellbare Linsen eines solch großen Durchmessers auch zu entsprechend großen Brennweiten und damit bei Austrittspupillen im Zentimeterbereich zu sehr kleinen Öffnungswinkeln.

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird daher ein Linsensystem mit einer Eintrittspupille verwen­ det, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Beobach­ tungsfensters ist, wobei das Linsensystem an einer Innenober­ fläche des Beobachtungsfensters entlang bewegbar ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der effektive Öffnungswinkel des passiven optischen Beobachtungssystems erheblich vergrößert wird, weil das in z.B. zwei Koordinaten schwenkbare Linsensystem praktisch denselben Raumwinkel überstreicht, wie dies bei einer Beobachtung mit unbewaffnetem Auge möglich ist. Anderer­ seits bleibt das Beobachtungsfenster herkömmlicher Art im übrigen erhalten.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist das Linsensystem kardanisch an einem Druckkörper des Unterseebootes aufgehängt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß insbesondere bei kleinen Öffnungswinkeln des Linsensystems eine Störung durch Eigen­ bewegungen des Unterseebootes vermieden wird.

Dies gilt in noch größerem Maße dann, wenn das Linsensystem mittels eines Kreisels achsstabilisiert ist.

Auf diese Weise entsteht nämlich ein Beobachtungssystem, dessen optische Achse stabil ausgerichtet ist, unabhängig davon, welche Eigenbewegungen das Unterseeboot ausführt.

Das Beobachtungsfenster kann bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei denen es selbst als Linse des passiven optischen Beobachtungssystems eingesetzt wird, unterschiedlich ausgestaltet sein, insbesondere konvex-konkav, plan-konvex oder bikonvex. Auch kann in einer ansonsten gleichmäßig dicken Glaskuppel eine Mehrzahl von Einzellinsen eingebracht sein, um unterschiedliche Anstellwinkel des Beobachtungssystems zu ermöglichen.

In den Fällen, in denen nach dem weiter oben erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein bewegbares Linsensystem an der Innenseite des Beobachtungsfensters eingesetzt wird, ist dieses vorzugsweise mit konstanter Dicke ausgebildet. Es kann aber auch in diesem Falle das Beobachtungsfenster z.B. konvex-konkav ausgebildet sein, um auf diese Weise zusammen mit dem bewegbaren Linsensystem ein mehrlinsiges Gesamtsystem darzustellen, bei dem der Brechungsindex des Wassers berück­ sichtigt ist.

Eine weitere Gruppe von Ausführungsbeispielen zeichnet sich dadurch aus, daß das optische Beobachtungssystem afokal einge­ stellt ist und daß in einer durch einen Brennpunkt und senkrecht zu einer optischen Achse verlaufenden Ebene ein Bild-Empfänger angeordnet ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß gesonderte Scharfstellein­ richtungen nicht erforderlich sind, weil bekanntlich bei afokal eingestellten optischen Systemen die Abbildungsebene in einer Brennebene liegt.

Bei bevorzugten Weiterbildungen dieses Ausführungsbeispiels ist der Bild-Empfänger entweder als Okular oder als CCD-Bild­ wandler oder als Fotozellen-Array ausgebildet.

Die Ausbildung als Okular hat den Vorteil, daß eine unmittelbare Beobachtung durch eine Beobachtungsperson möglich ist und daß zusätzlicher apparativer Aufwand nicht erforderlich ist.

Die Verwendung eines CCD-Bildwandlers hat den Vorteil, daß ein video-kompatibles, preiswertes Bauelement eingesetzt werden kann, wie es in modernen Video-Kameras Verwendung findet.

Die Verwendung eines Fotozellen-Arrays hat schließlich den Vorteil, daß zusätzlich lichtverstärkende Elemente eingesetzt werden können. Derartige Elemente sind von Nachtsichtgeräten aus dem militärischen Einsatzbereich bekannt und weisen Schalt­ mittel auf, um Licht im sichtbaren oder im nicht-sichtbaren, insbesondere infraroten Bereich über die Empfindlichkeit des menschlichen Auges hinaus zu verstärken.

Besonders bevorzugt ist weiterhin, wenn in diesen Fällen der Bild-Empfänger ein elektronisches Signal, vorzugsweise für gerasterte Bilder, erzeugt und das Signal in einer Auswertein­ heit aufgearbeitet wird.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bekannte oder neuartige Bilderkennungsverfahren eingesetzt werden können, um aus einem mit dem bloßen Auge nicht-erkennbaren Hintergrund ein sig­ nifikantes Muster herauszuarbeiten. Auf diese Weise läßt sich also die Detektionsschwelle noch weiter herabsetzen.

Bevorzugt ist weiterhin eine Ausbildung dieses Ausführungsbei­ spiels, bei der die Auswerteinheit an einen Sensor zum mehr­ dimensionalen Erfassen von auf das Beobachtungssystem einwir­ kenden Beschleunigungen oder von Bewegungen des Beobachtungs­ systems angeschlossen ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß Störungen vermindert werden können, wie sie vor allem bei sehr kleinen Öffnungswinkeln des Beobachtungssystems dann auftreten können, wenn das System insgesamt einer Bewegung unterworfen wird. Sind nämlich die auf das Unterseeboot einwirkenden Beschleunigungen oder dessen Bewegungen in den drei Raum-Koordinatenrichtungen bekannt, kann ein entsprechend programmiertes Auswertsystem diejenigen Störungen herausrechnen, die durch die effektive Beschleunigung auf das Unterseeboot bzw. dessen Bewegung hervorgerufen werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Unter­ seebootes;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch ein Beobachtungs­ fenster des in Fig. 1 dargestellten Unterseebootes;

Fig. 3 bis 5 Darstellungen, ähnlich Fig. 2, jedoch für andere Ausbildungsarten eines Beobachtungsfensters;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung, in weiter vergrößertem Maßstabe, zur Erläuterung eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung mit bewegbarem opti­ schem System.

In Fig. 1 bezeichnet 10 ein Unterseeboot in Seitenansicht. Ein Druckkörper 11 ist von liegend-zylindrischer Gestalt und an seinen Enden mit halbkugelförmigen Böden oder mit Klöpperböden abgeschlossen. Zum Antrieb des Unterseebootes 10 sind eine heckseitige Antriebsschraube 12 sowie seitwärts gerichtete Manövrierschrauben 13 und 14 am Heck bzw. Bug vorgesehen. Zum dynamischen Manövrieren dienen Seiten-/Höhenruder 15. Das Unterseeboot 10 ist teilweise mit einer Kunststoff-Verkleidung 16 versehen, um eine hydrodynamisch optimale Außenkontur zu erzielen.

Ein erstes Beobachtungsfenster 17 ist in den Bug des Druck­ körpers 11 eingelassen. Das erste Beobachtungsfenster 17 befindet sich hinter einer Acrylglas-Verkleidung 18, die selbst keine drucktrennende Funktion ausübt.

Das erste Beobachtungsfenster 17 hat die Gestalt eines Kugel­ schalen-Ausschnitts und kann als Linse oder mit gleichmäßiger Dicke ausgeformt sein, wie dies weiter unten anhand der Fig. 2 bis 6 noch näher erläutert werden wird.

Ein zweites Beobachtungsfenster 19 ist im Turm 20 angeordnet. Das zweite Beobachtungsfenster 19 hat im wesentlichen die Gestalt einer transparenten Hohlkugel und ist so groß bemessen, daß es den Kopf eines Beobachters aufzunehmen vermag.

Fig. 2 zeigt das frontseitige erste Beobachtungsfenster 17 in weiteren Einzelheiten.

Mit 29 ist die optisch wirksame Eintrittspupille bezeichnet, die durch eine umlaufende Halterung 30 des Beobachtungsfensters 17 gebildet wird. Die Eintrittspupille 29 hat einen Durchmesser D, der vorzugsweise zwischen 0,3 und 3,0 m liegt.

Mit 31 ist eine Symmetrieachse bezeichnet, die gleichzeitig die optische Achse des als Linse ausgeformten Beobachtungs­ fensters 17 ist. Das Beobachtungsfenster 17 ist nämlich mit einer äußeren, konvexen Oberfläche 32 und mit einer inneren, konkaven Oberfläche 33 versehen, wobei der Krümmungsradius der konvexen Oberfläche 32 kleiner ist als derjenige der konkaven Oberfläche 33. Das Beobachtungsfenster 17 wirkt somit als Sammellinse, deren Brennpunkt 34 im Abstand der Brennweite f von dem Beobachtungsfenster 17 auf der optischen Achse 31 liegt. Die Brennweite f ist von derselben Größenordnung wie der Durchmesser D der Eintrittspupille 29. Es versteht sich, daß bei der Berechnung der Linse der Brechungsindex des Wassers berücksichtigt werden muß.

In einer Brennebene, d.h. einer durch den Brennpunkt 34 laufen­ den und senkrecht auf der optischen Achse 31 stehenden Ebene ist ein Bild-Empfänger 35 angeordnet, der vorzugsweise elektro­ nische bildwandelnde Elemente enthält. Der Bild-Empfänger 35 kann z.B. ein ladungsverschiebendes Element (CCD-Element) sein, der Bild-Empfänger 35 kann aber auch ein Fotozellen- Array hoher Empfindlichkeit sein, und man kann schließlich als Bild-Empfänger 35 auch ein übliches Okular einsetzen, das eine unmittelbare visuelle Beobachtung gestattet.

Wenn der Bild-Empfänger 35 ein optisch-elektrischer Wandler ist, so ist er bevorzugt an eine elektronische Auswerteinheit 36 angeschlossen, die ihrerseits einen Monitor 37 steuert. An die elektronische Auswerteinheit 36 ist bevorzugt ein Drei- Koordinaten-Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitssensor 38 angeschlossen, auf den Beschleunigungen g _x und g _y oder Geschwin­ digkeiten v _x und v _y in der Zeichenebene der Fig. 2 einwirken.

Das optische System, das durch das als Linse ausgebildete Beobachtungsfenster 17 dargestellt wird, sei afokal eingestellt. Dies bedeutet, daß auf dem Bild-Empfänger 35 diejenigen Dinge scharf abgebildet werden, die sich im unendlichen Abstande vom Beobachtungsfenster 17 befinden, in der Praxis im Abstande mehrerer Brennweiten von der konvexen Oberfläche 32.

In Fig. 2 ist in der bekannten Weise der Strahlengang für Randpunkte 40 und 40′ des Bild-Empfängers 35 dargestellt, und man erkennt, daß das optische System einen Öffnungswinkel u aufweist, der gleich dem arctan des Verhältnisses der halben Breite a des Bild-Empfängers 35 zur Brennweite f ist. Bei den hier interessierenden Größenordnungen von Brennweiten im Meterbereich und Abmessungen des Bild-Empfängers 35 im Milli­ meter- oder Zentimeterbereich bedeutet dies, daß der Öffnungs­ winkel u des optischen Systems im Bereich von Winkelgraden oder Bruchteilen davon liegt. Entsprechend groß ist jedoch die optische Verstärkung des Systems, und auch die sogenannte Dämmerungszahl Z, die der Wurzel aus dem Produkt von optischer Verstärkung und Durchmesser der Eintrittspupille in Millimetern entspricht, ist entsprechend hoch. In einem praktischen Falle können z.B. betragen:

D = 100 cm
f = 100 cm
a = 1 cm.

Dann ergibt sich für die übrigen Größen:

U = 0,57°
V = 50
Z = 224.

Es versteht sich, daß diese Werte nur beispielhaft zu verstehen sind und daß selbstverständlich auch andere Wertekombinationen, mehrlinsige Systeme u. dgl. verwendet werden können, um den Erfordernissen des jeweiligen Einzelfalles gerecht zu werden.

Angesichts der sehr kleinen Öffnungswinkel u der hier interes­ sierenden optischen Systeme ist erforderlich, daß sich das System mechanisch möglichst in Ruhe befindet.

Bei einem militärischen Einsatz kann dies beispielsweise dadurch geschehen, daß das Unterseeboot 10 in einer geeigneten Beobach­ tungsposition auf den Grund setzt und von dieser Beobachtungs­ position aus die Umgebung beobachtet. Es können nun die im Abstand vorbeifahrenden Objekte mit ausschließlich passiven Mitteln beobachtet werden, ohne daß das Unterseeboot selbst durch Eigenstrahlung geortet werden kann.

Entsprechendes gilt, wenn das Unterseeboot sich in Schleichfahrt unbekannten Objekten nähert, beispielsweise Seeminen, die schwebend im Wasser angeordnet sind. In diesem Falle kann das Unterseeboot aus hinreichendem Abstand das Objekt identifizie­ ren, ohne in eine gefährliche Nähe zu dem Objekt fahren zu müssen, die ggf. zum Ansprechen von Näherungssensoren führen würde.

Wenn in diesem oder in anderen Einzelfällen eine optische Beobachtung während der Fahrt des Unterseebootes erforderlich ist, können die auf das Unterseeboot einwirkenden Beschleuni­ gungen bzw. dessen Geschwindigkeit oder Position in mehreren Koordinaten durch den Sensor 38 erfaßt werden. In der Auswert­ einheit 36 werden die Sensorsignale dann in entsprechende Korrekturwerte umgerechnet, um die Einflüsse der Bewegung des Unterseebootes aus den empfangenen Bildern herauszurechnen.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen einige Varianten von Beobachtungs­ fenstern, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Fig. 3 zeigt ein Beobachtungsfenster 17 a mit seiner äußeren, konvexen Oberfläche 50 und einer inneren, planen Oberfläche 51, so daß das Beobachtungsfenster 17 a auf diese Weise die Gestalt einer plan-konvexen Linse annimmt. Mit 17 a′ und 17 a′′ ist dabei angedeutet, daß die Linse aus einem Fensterteil 17 a′′ konstanter Dicke für herkömmliche Rundum-Beobachtung sowie aus einem herausnehmbaren Linsenteil 17 a′ bestehen kann, das erst im Einsatzfall eingesetzt wird.

Fig. 4 zeigt hingegen ein Beobachtungsfenster 17 b mit einer äußeren, konvexen Oberfläche 52 und einer inneren, ebenfalls konvexen Oberfläche 53, so daß auf diese Weise eine bikonvexe Linse entsteht.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist ein Beobachtungsfenster 17 c vorgesehen, in das mehrere Einzellinsen 60, 61, 62 gleicher oder unterschiedlicher Bauart eingebracht sind. In dem in Fig. 5 dargestellten Beispielsfall sind die Einzellinsen 60 bis 62 im wesentlichen gleich aufgebaut und jeweils konkav- konvex ausgebildet. Eine zentrale Einzellinse 60 liegt in der optischen Achse 31 c, während die beiden anderen Einzellinsen 61 und 62 auf dazu geneigten optischen Achsen 31 c′ und 31 c′′ liegen.

Es versteht sich, daß in einer Richtung senkrecht zur Zeichen­ ebene der Fig. 5 noch weitere Einzellinsen angeordnet sein können, so daß insgesamt ein facettenartiges Auge entsteht, dessen einzelne Facetten (Einzellinsen) entweder mit jeweils getrennten Bild-Empfängern versehen sein können oder mit einem gemeinsamen Bild-Empfänger, der auf die verschiedenen Einzel­ linsen 60 bis 62 mechanisch oder durch Lichtleiter umschaltbar ist.

Fig. 6 zeigt schließlich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Beobachtungsfenster 17 d, das eine äußere, konvexe Oberfläche 70 sowie eine innere, konkave Oberfläche 71 derart aufweist, daß die Dicke d des Beobachtungsfensters 17 d konstant ist.

In einem schwenkbaren ersten Rahmen 72 ist eine Linse 73 angeordnet, deren äußere, konvexe Oberfläche 74 in ihrem Krümmungsradius bevorzugt an den Krümmungsradius der inneren, konkaven Oberfläche 71 des Beobachtungsfensters 17 d angeglichen ist. Die innere, ebenfalls konvexe Oberfläche 75 der Linse 73 macht diese zu einer bikonvexen Linse.

Der erste Rahmen 72 ist um eine Achse schwenkbar, die durch den Brennpunkt 34 d der Linse 73 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 6 verläuft. Auf der Rückseite des ersten Rahmens 72, in der linken Hälfte der Fig. 6, ist ein Gegengewicht 76 angeordnet, um den ersten Rahmen 72 im indifferenten Gleich­ gewicht zu halten. Als Teil des Gegengewichtes 76 wird ein nur schematisch angedeuteter Kreisel 77, dessen Rotationsachse mit der optischen Achse 31 d′ der Linse 73 zusammenfällt.

Die optische Achse 31 d′ kann durch Verschwenken des ersten Rahmens 72 in weiten Bereichen um einen Winkel u′ gegenüber der Symmetrieachse 31 d des Beobachtungsfensters 17 d angestellt werden. Beträgt der Öffnungswinkel des durch die Linse 73 gebildeten optischen Systems u, so wie dies weiter oben zu Fig. 2 erläutert wurde, ergibt sich damit ein optisches System, dessen Eigenöffnung u durch Verschwenken des ersten Rahmens 72 erheblich vergrößert werden kann. Die Ausrichtung der optischen Achse 31 d′ der Linse 73 wird dabei mittels des Kreisels 77 stabilisiert, der sich in Richtung des Pfeiles 78 um die optische Achse 31 d′ dreht.

Die Linse 73 ist dadurch kardanisch aufgehängt, daß der erste Rahmen 72 wiederum in einem zweiten Rahmen 80 gelagert ist, der sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 6 erstreckt. Der erste Rahmen 72 ist dabei mit einer Achse im zweiten Rahmen 80 schwenkbar gehalten, die durch den Brennpunkt 34 d senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 6 verläuft. Die Schwenkbewegung des ersten Rahmens 72 ist in Fig. 6 durch Pfeile 81 angedeutet.

Der zweite Rahmen 80 ist wiederum um eine Hochachse 84 drehbar, wie mit Pfeilen 82 angedeutet.

Die Achse 84 verläuft wiederum durch Lagerpunkte, die starr mit dem Druckkörper 11 d verbunden sind.

Schließlich ist noch eine Verdreheinheit 83 vorgesehen, die ebenfalls starr mit dem Druckkörper 11 d verbunden ist und über in Fig. 6 gestrichelt eingezeichnete Wirkverbindungen eine Verdrehung des zweiten Rahmens 80 um die Achse 84 in Richtung der Pfeile 82 und andererseits eine Verdrehung des ersten Rahmens 72 um die durch den Brennpunkt 34 d verlaufende Achse in Richtung der Pfeile 81 gestattet.

Im Ergebnis bedeutet dies, daß die Linse 73 in eine beliebige Position an der Innenoberfläche 71 des Beobachtungsfensters 17 d gefahren werden kann und dort infolge der Trägheit des Kreisels 77 stehen bleibt, auch wenn das Unterseeboot sich im Raum bewegt. Die optische Achse 31 d′ bleibt in diesem Falle stabil auf einen Zielpunkt gerichtet, auch wenn sich der Druckkörper 11 d in den Raumkoordinaten bewegen sollte. Eine Zielverfolgung bei sich bewegendem Zielobjekt ist durch geziel­ tes Bewegen der Linse 73 ebenfalls möglich.

Die Eintrittspupille 29 d der Linse 73 ist zwar kleiner als die Eintrittspupille des Beobachtungsfensters 17 d insgesamt, man gewinnt jedoch mit der Anordnung gemäß Fig. 6 ein um mehrere Größenordnungen vergrößertes Sichtfeld, weil in der Zeichenebene der Fig. 6 der Öffnungswinkel u in der Größenordnung von mehreren Grad liegt, während der Verschwenkwinkel u′ z.B. 40° betragen kann.

Die vorliegende Anmeldung hängt zusammen mit den folgenden Anmeldungen desselben Anmelders vom selben Tage und der Offen­ barungsgehalt jener Anmeldungen wird durch diesen Verweis auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht:

Patentanmeldung P .....
"Verfahren zum Beeinflussen einer Schallquelle, ins­ besondere eines getauchten Unterseebootes und Untersee­ boot" (Anwaltsaktenzeichen 1206 P 100)
Patentanmeldung P .....
"Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Schall­ emission getauchter Unterseeboote" (Anwaltsaktenzeichen 1206 P 101)
Patentanmeldung P .....
"Verfahren und Vorrichtung zum Lokalisieren von in wasserhaltiger Umgebung befindlichen protonenarmen Gegenständen, insbesondere zum Orten von Unterseebooten oder Seeminen in einem Meer oder einem Binnengewässer" (Anwaltsaktenzeichen 1206 P 102)
Patentanmeldung P .....
"Verfahren zum Betreiben getauchter Unterseeboote und Unterseeboot" (Anwaltsaktenzeichen 1206 P 104)
Patentanmeldung P .....
"Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Schall­ emission getauchter Unterseeboote" (Anwaltsaktenzeichen 1206 P 105)
Patentanmeldung P ....
"Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben getauchter Unterseeboote" (Anwaltsaktenzeichen 1206 P 106).

Claims (17)

1. Unterwasserfahrzeug mit einem passiven optischen Beobach­ tungssystem, mit einem Beobachtungsfenster (17, 19), das einen Durchmesser (D) im Bereich von 0,3 bis 3,0 m und eine gekrümmte Oberfläche (32; 50; 52, 70) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobachtungsfenster (17, 19) Teil des passiven optischen Beobachtungssystems ist, dessen Eintrittspupille (29) einen Durchmesser von mehr als 0,1 m aufweist.

2. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Eintrittspupille (29) den Durchmesser (D) des Beobachtungsfensters (17, 19) aufweist.

3. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Linsensystem (73) mit einer Eintritts­ pupille (29 d), deren Durchmesser kleiner als der Durch­ messer (D) des Beobachtungsfensters (17 d) ist, an einer Innenoberfläche (71) des Beobachtungsfensters (17 d) entlang bewegbar ist.

4. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Linsensystem (73) kardanisch an einem Druckkörper (11 d) des Unterwasserfahrzeuges (10) auf­ gehängt ist.

5. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Linsensystem (73) mittels eines Kreisels (77) achsstabilisiert ist.

6. Unterwasserfahrzeug nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobach­ tungsfenster (17) konvex-konkav ausgebildet ist.

7. Unterwasserfahrzeug nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobach­ tungsfenster (17 a) plan-konvex ausgebildet ist.

8. Unterwasserfahrzeug nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobach­ tungsfenster (17 b) bikonvex ausgebildet ist.

9. Unterwasserfahrzeug nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobach­ tungsfenster (17 c) mit einer Mehrzahl von Einzellinsen (60 bis 62) versehen ist.

10. Unterwasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beobachtungsfenster (17 d) mit konstanter Dicke (d) ausgebildet ist.

11. Unterwasserfahrzeug nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Beobachtungssystem afokal eingestellt ist und daß in einer durch einen Brennpunkt (34) und senkrecht zu einer optischen Achse (31) verlaufenden Ebene ein Bild-Empfänger (35) angeordnet ist.

12. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bild-Empfänger (35) ein Okular ist.

13. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bild-Empfänger (35) ein CCD-Bildwandler ist.

14. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bild-Empfänger (35) ein Fotozellen- Array ist.

15. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bild-Empfänger (35) ein elektronisches Signal, vorzugsweise für gerasterte Bilder, erzeugt, und daß das Signal in einer Auswerteinheit (36) aufge­ arbeitet wird.

16. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteinheit (36) an einen Sensor (38) zum mehrdimensionalen Erfassen von auf das Beobach­ tungssystem einwirkenden Beschleunigungen (g _x , g _y ) bzw. Bewegungen angeschlossen ist.

17. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinheit (36) an einen Sensor (38) zur mehrdimensionalen Erfassung von Bewe­ gungen des Beobachtungssystems (v _x , v _y ) angeschlossen ist.